[发明专利]评价显微视觉测量性能的空间纳米定位与检测装置及方法

说明书

本申请公开了一种评价显微视觉测量性能的空间纳米定位与检测装置及方法，包括空间纳米定位平台、位移传感器和控制器；其中，空间纳米定位平台的轨迹追踪精度优于10纳米，位移传感器的测量精度优于2纳米，二者均优于轨迹追踪优于待评价的显微视觉测量系统的测量精度；空间纳米定位平台，承载显微视觉观测对象，执行特定轨迹及精度的定位，满足显微视觉测量需要；位移传感器，检测纳米定位平台位移量；控制器，实现空间多自由度纳米运动，以及实时评价显微视觉测量性能；本申请针对显微视觉测量系统，实现了一种体积小、全方位、多角度、高精度和自动化的通用性评价装置及方法。

技术领域

本发明涉及精密与超精密测量领域，特别涉及一种评价显微视觉测量性能的空间纳米定位与检测装置及方法。

背景技术

显微视觉作为一种新型精密与超精密的非接触式测量技术，已经广泛应用于光机电系统、先进制造以及生物医疗等领域。国内外多家高校和研发机构开发了不同的显微视觉测量系统，实现了微米级/亚微米级精密测量。

显微视觉测量系统的性能指标，包括视场大小、分辨率、静态检测精度、动态检测精度、带宽、测量稳定性等。现阶段，对显微视觉性能指标进行二次检测、评价、标定等，尚缺乏一套完整的专用硬件装置与方法。空间纳米定位平台，可以实现高速度、高带宽的纳米精度精准定位，配合多通道、高带宽的位移传感器，可以对显微视觉测量系统进行全面的检测、评价、标定等。

现有已公开技术中，仅能评价显微视觉测量系统静态测量精度，评价指标较为单一，未能全面反映系统真实性能，例如不同速度、带宽下的动态测量精度指标；仅能在微米/亚微米尺度评价显微视觉测量系统测量精度，尚未实现纳米尺度的评价；自动化程度低，大多数依赖人工采样，少数能实现自动采样与后处理，尚无全自动的系统性评价方法；尚未提出显微视觉测量系统的测量稳定性评价方法，缺乏对测量可靠性的量化评估，最重要的是，现有测量技术精度低，无法再进行高精度的测试。

为此，针对显微视觉测量系统，急需一种全方位、多角度、高精度、体积小和自动化的通用性评价装置及方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种评价显微视觉测量性能的空间纳米定位与检测装置及方法，能够更为充分地评估显微视觉测量系统的性能。

其具体方案如下：

一种评价显微视觉测量性能的空间纳米定位与检测装置，包括空间纳米定位平台、位移传感器和控制器；其中，所述空间纳米定位平台的轨迹追踪精度优于10纳米，所述位移传感器的测量精度优于2纳米，所述空间纳米定位平台的轨迹追踪精度优于待评价的显微视觉测量系统的测量精度；

所述空间纳米定位平台，用于承载待所述显微视觉测量系统观测的样品，在所述显微视觉测量系统测量范围内，执行特定位移；

所述位移传感器，用于检测所述空间纳米定位平台的位移量；

所述控制器，用于利用所述空间纳米定位平台的位移量和所述显微视觉测量系统获取所述样品的显微系统特征坐标集，按照预设的评估准则，得到所述显微视觉测量系统的量化评价结果。

可选的，所述空间纳米定位平台包括纳米定位平台机构本体和纳米定位平台运动控制系统；

所述纳米定位平台运动控制系统，用于驱动所述纳米定位平台上所承载的所述样品，在所述显微视觉测量系统测量范围内，执行特定位移，所述特定位移包括单点定位、重复定位和轨迹追踪；

所述纳米定位平台机构本体，用于承载所述样品，并依据所述纳米定位平台运动控制系统的驱动信号运动。

可选的，所述位移传感器，包括三个呈竖直放置的片状电容传感器，用于检测所述空间纳米定位平台平面外Z/θx/θy三个自由度的位移量；三个呈水平放置的圆柱型电容传感器，用于检测所述空间纳米定位平台平面内X/Y/θz三个自由度的位移量。